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この問題の答え教えてください!物理のエッセンスってやつの31番です

「この問題の答え教えてください!物理のエッ」の質問画像

A 回答 (2件)

ああ、これねw


俺もわかんなかったやつだわ

なんで抗力fが棒の向きと違うのかってことでしょ?

釣り合ってるとき

Q1棒の先端を糸が引っ張る方向は?
A1 糸の方向

ここで「モーメント」を考えて!!
仮に点Oから棒の向きに抗力が働いた場合、モーメントを考えると、棒は「時計周りに回転」
しますよね!?

Q2 棒を回転させないためには?
A2 点Oでの抗力は棒より上向き(図の
向き)に設定すれば良い!!

これでも理解できないというなら、自分の説明が下手か、あなたがもう一度モーメントの基礎を見直してください!!
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肝心な「問題番号」が写ってないよ。

そういう「必要な条件」の見極めがつかないから、問題も解けないのでは?

「上から3行目」からの問題でよいのかな?

働く力をすべて書き出し、
・力のつり合い
・任意の点の周りの力のモーメントのつり合い
を確認すればよいのです。
静止状態を維持していて、運動はしないので、運動方程式は立てられませんから。

では、棒に働く力を確認しましょう。(「壁に働く力」は関係なく、「棒に働く力」です)

(a) 鉛直方向の力
・棒の重心(端から L/2 の点)に、下向きに重力 mg
・棒がちょうつがいから受ける上向きの力 Fy
 (これは、棒が壁に加える力の鉛直方向の反作用)

(b) 水平方向の力
・糸の張力 T
・棒がちょうつがいから受ける、垂直抗力 Fx
 (これは、棒が壁に加える力の水平方向の反作用)

これ以外に、棒に働く力はありませんね?

では、まず「力のつり合い」。
(a) 鉛直方向の力
 mg = Fy   ①

(b) 水平方向の力
 Fx = T   ②

次に「力のモーメント」ですが、「Oの周り」で考えるのが一番楽そうです。
(c) 時計回り
 T*Lcos(60°) = (1/2)TL
(d) 反時計回り
 mg * (1/2)Lsin(60°) = (√3 /4)mgL

(c)(d) のつり合いから
 (1/2)TL = (√3 /4)mgL
よって
 T = (√3 /2)mg ③
②より
 Fx = (√3 /2)mg ④

張力は③です。

力の大きさ |F| は①④より
 |F| = √[ (Fx)^2 + (Fy)^2 ] = √(3/4 + 1) mg = (√7 /2)mg
壁からの角度は
 tanθ = Fx/Fy = √3 /2
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Q力学 ちょうつがいの問題 大学受験

力学の問題ですが、よくわかりません。よろしくお願い致します。

問題
鉛直な壁面上のちょうつがいOのまわりに自由に回転できる、質量m、長さLの棒がある。棒は60度傾き、先端を水平な糸で壁と結ばれている。糸の張力Tと、棒がOから受ける力の大きさFと向き(壁からの角度をθとしてtanθ)を求めよ。

自分はいつもどおり、上下、左右の力のつりあいなどを考えようと思ったのですが、よく問題を読むと、問われている、棒がOから受ける力の向きは、問題に60度と書いてあると思います。
でも、解説を読むと、
左右のつりあい、Fsinθ=T
上下のつりあい、Fcosθ=mg
Oのまわりのモーメント
TLcos60度=mgL/2sing60度
となっていました。

ここで質問なのですが、この立式がいまいちよくわかりません。
どうして、上下、左右のつりあいのときは、角度がθになっているのですか?どうして60度ではないのでしょうか?
また、モーメントを考えるときは、60度が代入されています。
これはどうしてでしょうか?

勉強不足ですが、よろしくお願いします。補足が必要であれば、させていただきます。

力学の問題ですが、よくわかりません。よろしくお願い致します。

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鉛直な壁面上のちょうつがいOのまわりに自由に回転できる、質量m、長さLの棒がある。棒は60度傾き、先端を水平な糸で壁と結ばれている。糸の張力Tと、棒がOから受ける力の大きさFと向き(壁からの角度をθとしてtanθ)を求めよ。

自分はいつもどおり、上下、左右の力のつりあいなどを考えようと思ったのですが、よく問題を読むと、問われている、棒がOから受ける力の向きは、問題に60度と書いてあると思います。
でも、解説を読むと、
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Aベストアンサー

もちろん、棒は壁からの垂直抗力を受けています。
その垂直抗力は力Fに含まれています。
ただ、壁(ちょうつがい)から受ける力が垂直抗力のみだと棒が壁を下方向に滑り落ちてしまうことになるので、棒はちょうつがいから鉛直上向きの力も同時に受けているはずです。
そして、棒が壁から受ける垂直抗力と鉛直上向きの力の合力が力Fなのです。
垂直抗力はいわば壁がへこまないために壁が物体に与える力であり、今回の問題はそれに加えて壁を滑らないための鉛直上向きの力が棒に与えられているのです。
鉛直上向きの力を与える要因はちょうつがいの場合もあれば摩擦の場合もあります。

上で述べたように、純粋に壁が物体に与える力は垂直抗力であり、壁に対して常に90度です。
しかし、壁が水平でなかったりすると物体が滑り落ちてしまうため、物体が静止するために何らかの別の力が必要になります。
この力が今回はちょうつがいによる鉛直上向きの力だったわけであり、本来なら垂直抗力と鉛直上向きの力は分けて考えた方が自然だと思います。
分けて考えるということは、片方の力はもう片方の力と何の関係も持たないということです。
つまり、片方の力(例えば垂直抗力)だけが大きくなることもあり得ます。
そうなると、双方の力の合力の向きは一定でないことがわかります。
しかし、今回の問題はどちらの力も作用点が一致しているので、合力Fとして一緒にまとめて考えているのです。

結局は、力の向きや壁の向き、糸の向きに全く関係のない方向に力が働くことはないのです。
あるとしたら、それは何か別の力同士の合力を求めた結果です。
このように考えると今回の問題も特別なわけではないです。
ただ、2つの力の合力として力Fを考えたために分かりにくくなってしまったのかも知れません。

※今日から事情により一週間ほど返信できないですが、ご了承下さい。
何か他に答えるべき事があれば一週間後に必ず返信します。

もちろん、棒は壁からの垂直抗力を受けています。
その垂直抗力は力Fに含まれています。
ただ、壁(ちょうつがい)から受ける力が垂直抗力のみだと棒が壁を下方向に滑り落ちてしまうことになるので、棒はちょうつがいから鉛直上向きの力も同時に受けているはずです。
そして、棒が壁から受ける垂直抗力と鉛直上向きの力の合力が力Fなのです。
垂直抗力はいわば壁がへこまないために壁が物体に与える力であり、今回の問題はそれに加えて壁を滑らないための鉛直上向きの力が棒に与えられているのです。
鉛直上...続きを読む


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